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中国团队领衔首次精确测量原子核硅-22质量 发现一个新质子幻数
北京7月9日电 (记者 孙自法)记者7月9日从中国科学院近代物理研究所获悉，依托大科学装置兰州重离子加速器冷却储存环，该所研究团队领衔联合意大利、德国、日本等国科研机构合作者，首次精确测量了极缺中子原子核硅-22的质量，并发现在硅-22中的质子数14是一个新幻数。
这一物理学的重要基础研究成果论文，近日已在国际专业学术期刊《物理评论快报》(Physical Review Letters)发表。
本项研究的硅-22及其镜像核氧-22结构示意图。中国科学院近代物理研究所 供图
中国科学院近代物理研究所原子核质量测量研究团队介绍说，原子核由质子和中子构成。当原子核的质子数或中子数为2、8、20、28、50、82、126时，原子核会表现出相对稳定的性质，因此这些数字被称为幻数。20世纪40-50年代，物理学家梅耶(M. G. Mayer)和简森(J. H. D. Jensen)等提出原子核的壳模型，成功解释了幻数的形成机制，因此获得1963年诺贝尔物理学奖。
近年来，随着核物理研究向远离稳定线的奇特原子核推进，人们在某些奇特核中发现了新幻数(例如中子数为14、16、32、34)的出现。然而，这些新幻数几乎都是中子幻数，新的质子幻数在实验上鲜有报道。
此前，科学家发现在氧-22中(中子数为14，质子数为8)，中子数14具有幻数特征。根据核结构的镜像对称性，理论预言在氧-22的镜像核硅-22(中子数为8，质子数为14)中，质子数14也应该是一个幻数。硅-22是目前已知的最缺中子的硅同位素，由于其产生截面小、寿命短，在实验中产生和测量均面临较大挑战，该理论预言一直未被实验证实。
在本项研究中，中国科学院近代物理研究所团队基于兰州重离子加速器冷却储存环，利用改进后的磁刚度识别等时性质谱术，克服参考核极少的不利条件，成功测量出硅-22原子核的基态质量，并将该团队此前首次测量的硅-23质量的精度提高了近7倍。
根据新的质量数据，研究团队揭示了新质子幻数14在硅-22中的出现，这个结果得到当前先进核理论模型计算的支持。他们进一步研究发现，虽然硅-22具有和氧-22相似的双幻特性，但其结构与氧-22存在轻微的对称性破缺。
研究团队表示，最新发表的这项研究，深化了人们对奇特原子核结构的认识，对理解原子核中核子之间相互作用、探索极端条件下原子核的存在边界具有重要意义。(完)
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